Измерительное устройство станка для балансировки коленчатых валов Советский патент 1985 года по МПК G01M1/22 

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть исполь зовано в автоматических станках для балансировки коленчатых валов, имеющих корректирующую позицию, работающую в полярной системе координат. Целью изобретения является повышение производительности станка. На фиг.1.изображена структурная схема измерительного устройства станка для балансировки коленчатых валов; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг.З - век торные диаграммы дисбалансов, нанесенные на контур противовесов коленчатого вала. Измерительное устройство содержит блок 1 опорных сигналов, выполненный в виде генератора 2 опорных сигналов выход которого является первым выходом, блока 1, трех постоянных резисторов 3-5, соединенных звездой и подключенных к выходу генератора 2 двух переменных-резисторов 6 и 7, вход каждого из которых соединен с одним из выходов генератора 2 опорных сигналов, и два формирователя 8 и 9 прямоугольных импульсов, первые входы которых соединены со средней точкой звезды из постоянных резисторов 3-5, вторые г с выходами переменных резисторов 6 и 7, а выходы являются вторым и третьим выходам блока 1 опорных сигналов, I Измерительное устройство содержит также два измерительных канала, каждый из которых выполнен в соединенны последовательно датчиках 10 дисбалан са, сумматорах 1I, второй вход сумма тора 11 соединен с выходом датчика противоположного канала, усилителя 12 и блока 1,3 измерения угла, п рогового элемента 1А, вход которого соединен с первым выходом блока 13 измерения угла фазовращателя 15, пер вого формирователя 16, вход которого соединен с выходом фазовращателя 15 и блока 17 измерения величины, первый вход которого соединен с вькодом усилителя 12, а второй - с выходом первого формирователя 16. Блок 13 измерения угла содержит соединенные последовательно фазовый детектор 18, первый вход которого является первым входом блока 13 измерения угла, усилитель 19 мощности, выход которого является первым выходом блока 13, электродвигатель 2 механичеЬки связанный с ним сель- , син 21, обмотка которого является вторым входом блока 13 измерения угла и соединена с первым выходом блока 1 опорных с;игналов, а выход - вторым выходом блока 13, и второй формирователь 22, выход которого соединен i со вторым входом фазового детектора 18. Так как оба измерительных канала устройства полностью идентичны и связаны между собой только при разделе- НИИ плоскостей коррекции на сумматорах 11, то на фиг.1 раскрыта структура только левого канала. Каждый измерительный канал содержит, кроме того, S-триггер 23, S-вход которого соединен с выходом формирователя 8 прямоугольных импульсов, а R-вход - с выходом аналогичного формирователя 9, одновибратор 24, вход которого соединен с выходом порогового элемента 14, и соединенные последовательно D-триггер 25, интегратор 26, компаратор 27, элемент 28 И и светоднод 29. D-вход D-триггера 25 соединен с выходом S-триггера 23, С-вход - с вторым входом фазового детектора 18, а второй вход элемента 28 И - с выходом одновибра- тора 24. Датчики 10 дисбаланса взаимодействуют с опорами балансировочного станка, предназначенными для установки балансируемого коленчатого вала 30. Устройство работает следующим образом. Коленчатый вал 30, подлежащий балансировке, устанавливается на опоры балансировочного станка и приводится во вращение. Колебания пор станка, пропорциональные дисалансу, воспринимаются и прербразовьшаются в электрический сигцал атчиками 10 дисбаланса. С помощью умматоров 11 схемы разделения плосостей коррекции дисбаланса привоятся к заданным плоскостям оррекции, которые совпадают с край- ими противовесамиколенчатого вала. Дальнейшая обработка сигналов, ропорциональных дисбалансу в плосости коррекции, происходит раздельо по левому и правому измерительым каналам, которые полностью дентичны. Поэтому рассмотрим работу олько одного из измерительных каалов, например левого. Усиленный сигнал, пропорциональный дисбалансу в плоскости коррекции, поступает на входы фазового детектора 18 и первый вход блока I7 выходное напряжение которого пропорционально значению дисбаланса и коси нусу угла рассогласования между сигналом дисбаланса и сигналом на управ ляющем входе фазового детектора. Постоянное напряжение на выходе фазово I . го детектора 18 угла преобразо- вьюается в переменное с частотой 50 Гц и усиливается усилителем I9 мощности, а затем поступает на управляющую обмотку редукторного электродвигателя 20, ротор которого начинает вращаться. Одновременно начинает вращаться и жестко связанный с ним ротор сельсина 21 угла, которьш запитан трехфазным напряжением генератора 2 опорных сигналов, кинематически связанного с балансируемым коленчатым валом. Сельсин 21 угла работает в фазовращательном режиме, т.е. при вращении ротора изменяется только фаза выходного напряжения сельсина 21. Сформированное в импульсы прямоугольной формы формирователем 22, это напряжение. проходит на управляющий вход фазового д тектора 18 угла и, так как фаза уп-. равляющего напряжения изменяется, то изменяется и выходное напряжение фазового детектора 18 угла и, как следствие, напряжение на управляющей обмотке редукторного электродвигателя 20. Процесс уменьшения напряжения на управляющей обмотке продолжается до полной остановки сельсш1л.21 что происходит при угле между векторами входного и управляющего сигналов фазового детектора в 90 . Таким образом, будет измерен угол дисбаланса. Статическая ощибка в 90 учитьшается при настройке измерительного устройства. Так как для получен постоянного напряжения, пропорционал ного только амплитуде входного сигна ла, разнофазность между входным иуправляющим напряжениями фазового де тектора должна составлять (eos О TQ выходное напряжение сельсина 21 сдвигается на 21 сдвигается на 90 фазовращателем 15, формируется в импульсы прямоугольной формы формирователем 16 и поступает на второй вход блока 17 измерения величины, выходное напряже 1. ние которого в момент окончания измерения угла будет пропорционально амплитуде входного сигнала, т.е. значению дисбаланса. Это значение, запоминается этим блоком. В момент окончания изме зения угла фаза выходного напряжения сельсина 21 :(за вычетом статических ощибок) совпадает с фазой сигнала дисбаланса коленчатого вала..Эти импульсы через формирователь 22 поступают на С-вход D-триггера 25, на D-вход которого с выхода S-триггера 23 проходят прямоугольное импульсы с частотой, равной частоте сигнала дисбаланса и скважностью, равной где Cf - угол зоны запрещения-коррекА ции коленчатого вала, ограниченный осями К и О . Для формирования этих импульсов напряжение с выходов, генератора 2 через переменные резисторы 6 и 7 (каждый из них может регу120) поступают лировать фазу на на формирователи 8 и 9, где они формируются в меандры и поступают на . R- и S-входы S-триггера 23. Выходное напряжение S-триггера 23 представляет собой импульсы прямоугольной формы, образующие временный интервал вне зоны противовеса коленчатого вгша. Положительный фронт импульса напряжения на выходе 8-триггера 23 совпадает с осью ij , а отрицательный фронт с осью X. Если время прихода переднего фронта импульсов фазы дисбаланса с вькода формирователя 22 на Свход D-триггера 25 совпадает с вьюоким уровнем напряжения на D-входе этого же триггера, то на его выходе появляется высокий уровень напряжения, свидетельствующий о нахождении дисбаланса вне зойы прютивовеса коленчатого вала, а если время прихода переднего фронта импульсов на С-входе D-триггера 25 не совпадает с высоким уровнем напряжения на D-входе этого триггера, то на его входе появляется низкий уровень напряжения, свидетельствующий о нахождении дисбаланса в зоне противовеса. Постоянная времени интегрирования интегратора 26, включенного на выход -триггера 25, и уровень срабатьшания порогового элемента 14 подобраны таким образом, что на выходе компаратора 27 появляется высокий уровень напряжения только в том случае, когда высокий уровень напряжения на выходе D-триггера 25 продержит--.

5.И

ся не менее двух периодов (два оборота коленчатого вала. /Этим достигается повышение достоверности оценки положения начального дисбаланса, когда начальный дисбаланс коленчатого вала находится вблизи осей Хну. С выхода компаратора 27 высокий уровень напряжения поступает на первый вход элемента 28 И, на второй вход которого после окончания измерения угла (с вьщержкой времени), устанавливаемой пороговым элементом 14, приходит высокий уровень напряжения, формируемый одновибратором 24. Если дисбаланс СО ( находится вне зоны противовеса коленчатого вала, то после окончания измерения уже на выходе

34734

элемента 28 И появляется высокий

. уровень напряжения, который зажигает светодиод 29, сигнализирующий о том, что коленчатый вал бракованный.

Таким образом, при измерении дисбаланса, находящегося в зоне, в которой запрещена коррекция дисбаL, измерительньм устройством ланса. формируется сигнал по угловому расположению дисбаланса, который может быть использован в схеме автоматики станка, что сокращает 5 время пребывания бракованного коленчатого вала на станке и повышает его производительность.

Фмг.З

1. ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СТАНКА ДЛЯ БАЛАНСИРОВКИ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ, содержащее блок опорных сигналов, два измерительных канала, каждый из которых выполнен в виде соединенных последовательно датчика дисбаланса, сумматора, второй .вход которого соединен с выходом датчика дисбаланса хротивоположного канала, усилителя и блока измерения, второй вход которого соединен с первьм выходом блока опорных сигналов, вклю-, чающего фазовый детектор, первый . вход которого представляет собой вход блока измерения угла, порогового элемента, вход которого соединен с первьм выходом блока измерения угда, фазовращателя, вход которого соединен с вторым выходом блока измерения угла, первого формирователя, . вход которого соединен с выходом фазовращателя, и блока измерения величины, первый вход которого соединен с выходом усилителя, а второй - с выходом первого формирователя, о тличающееся тем, что, с целью повышения производительности станка, каждый измерительный канал снабжен $-триггером,входы которого соединены с вторым и третьим выходами блока опорных сигналов, одновибратором, вход которого соединен с выходом порогового элемента, и соединенными последовательно D-триггером, интегратором, компаратором, элементом И и светодиодом, О-входЗ)-триггера соединен с выходом i 5-триггера,С -вход - с вторым входом СЛ С фазового детектора, а второй вход элемента И - с выходом одновибратора. 2. Устройство по п,1, от л и чающеес я тем, что блок опор ных сигналов вьтолкен в виде гене- . ;о ратора опорных сигналов, трех постоянных резисторов, соединенных звез00 дой и подключенных к выходу гене ратора, двух переменных резисторор, вход каждого из которых соединен с со одним из выходов генератора опорных сигналов, и двух формирователей прямоугольных импульсов, первые входы которых соединены со средней точкой звезды, вторые входы - с выходами переменных резисторов соответ-:ственно, а выходы - с S- и R-входами5-триггера.